Megapakiety Tesli, gigantyczny zbiornik na wodór: nowa fabryka klimatyczna Panasonic

Gdy superszybkie pociągi pędzą z prędkością 285 kilometrów na godzinę, Norihiko Kawamura z firmy Panasonic spogląda na najwyższy zbiornik wodoru w Japonii. 14-metrowa konstrukcja unosi się nad torami Tokaido Shinkansen Line poza starożytną stolicą Kioto, podobnie jak duży zestaw paneli słonecznych, wodorowych ogniw paliwowych i Tesla Akumulatory megapakowe. Źródła energii mogą generować wystarczającą ilość energii, aby uruchomić część zakładu produkcyjnego wyłącznie przy użyciu energii odnawialnej.

„To może być największe miejsce zużycia wodoru w Japonii”, mówi Kawamura, menedżer w dziale biznesowym Smart Energy System producenta urządzeń. „Szacujemy zużycie 120 ton wodoru rocznie. Ponieważ w przyszłości Japonia będzie produkować i importować coraz więcej wodoru, będzie to bardzo odpowiedni rodzaj instalacji”.

Wciśnięta między szybką kolej i autostradę fabryka Panasonic w Kusatsu w prefekturze Shiga to rozległy teren o powierzchni 52 hektarów. Pierwotnie został zbudowany w 1969 roku do produkcji towarów, w tym lodówek, jednego z „trzech skarbów” sprzętu gospodarstwa domowego, a także telewizorów i pralek, których Japończycy pożądali, gdy kraj odbudowywał się po zniszczeniach II wojny światowej.

Obecnie jednym z zakątków elektrowni jest H2 Kibou Field, demonstracyjny, zrównoważony obiekt energetyczny, który rozpoczął działalność w kwietniu. Składa się z 78,000 495-litrowego zbiornika paliwa wodorowego, zestawu wodorowych ogniw paliwowych o mocy 99 kilowatów składającego się z 5 ogniw paliwowych o mocy 570 kW, 1,820 kW z 1.1 fotowoltaicznych paneli słonecznych ułożonych w kształcie odwróconej litery „V” w celu wychwytywania jak największej ilości światła słonecznego oraz XNUMX megawata przechowywanie akumulatorów litowo-jonowych.

Po jednej stronie pola H2 Kibou duży wyświetlacz pokazuje ilość energii produkowanej w czasie rzeczywistym z ogniw paliwowych i paneli słonecznych: 259 kW. Szacuje się, że około 80% generowanej energii rocznie pochodzi z ogniw paliwowych, a resztę stanowi energia słoneczna. Panasonic twierdzi, że obiekt wytwarza wystarczającą ilość energii, aby zaspokoić potrzeby zakładowej fabryki ogniw paliwowych — ma moc szczytową około 680 kW i roczne zużycie około 2.7 gigawata. Panasonic uważa, że ​​może to być szablon dla nowej generacji nowej, zrównoważonej produkcji. 

„To pierwszy tego rodzaju zakład produkcyjny, którego celem jest wykorzystanie w 100% energii odnawialnej” — mówi Hiroshi Kinoshita z działu biznesowego Smart Energy System firmy Panasonic. „Chcemy rozszerzyć to rozwiązanie w kierunku stworzenia zdekarbonizowanego społeczeństwa”.

Wyposażony w sztuczną inteligencję system zarządzania energią (EMS) automatycznie steruje wytwarzaniem energii na miejscu, przełączając się między energią słoneczną a wodorem, aby zminimalizować ilość energii elektrycznej kupowanej od lokalnego operatora sieci. Na przykład, jeśli jest słoneczny letni dzień, a fabryka ogniw paliwowych potrzebuje 600 kW, EMS może nadać priorytet panelom słonecznym, decydując się na połączenie ogniw słonecznych o mocy 300 kW, wodorowych ogniw paliwowych o mocy 200 kW i akumulatorów o mocy 100 kW. Jednak w pochmurny dzień może to zminimalizować komponent słoneczny i zwiększyć wodór i akumulatory, które są ładowane w nocy przez ogniwa paliwowe.

„Najważniejszą rzeczą, aby produkcja była bardziej ekologiczna, jest zintegrowany system energetyczny obejmujący energię odnawialną, taką jak energia słoneczna i wiatrowa, wodór, baterie itd.”, mówi Takamichi Ochi, starszy menedżer ds. zmian klimatycznych i energii w Deloitte Tohmatsu Consulting. „Aby to zrobić, przykład Panasonic jest bliski idealnemu systemowi energetycznemu”.

Z szarym wodorem, jeszcze nie całkiem zielonym

Pole H2 Kibou nie jest całkowicie zielone. Zależy to od tzw. szarego wodoru, który powstaje z gazu ziemnego w procesie, który może uwalniać duże ilości dwutlenku węgla. Mniej więcej raz w tygodniu tankowce przewożą 20,000 250 litrów wodoru, schłodzonego w postaci płynnej do minus 80 stopni Celsjusza, z Osaki do Kusatsu, na odległość około XNUMX km. Japonia polegała na krajach takich jak Australia, która ma większe zasoby energii odnawialnej, do produkcji wodoru. Ale lokalny dostawca Iwatani Corporation, z którym współpracował Szewron na początku tego roku zbudować 30 punktów tankowania wodoru w Kalifornii do 2026 roku, otworzył centrum technologiczne w pobliżu Osaki, które koncentruje się na produkcja zielonego wodoru, który powstaje bez użycia paliw kopalnych.

Kolejną kwestią, która spowalnia adopcję, są koszty. Chociaż energia elektryczna jest w Japonii stosunkowo droga, obecnie koszt zasilania elektrowni wodorem jest znacznie wyższy niż przy użyciu energii z sieci, ale firma oczekuje, że wysiłki japońskiego rządu i przemysłu mające na celu poprawę dostaw i dystrybucji sprawią, że pierwiastek będzie znacznie tańszy.

„Mamy nadzieję, że koszt wodoru spadnie, abyśmy mogli osiągnąć około 20 jenów za metr sześcienny wodoru, a wtedy będziemy w stanie osiągnąć parytet kosztów z siecią elektryczną” – powiedział Kawamura. 

Panasonic przewiduje również, że dążenie Japonii do osiągnięcia neutralności pod względem emisji dwutlenku węgla do 2050 r. zwiększy popyt na nowe produkty energetyczne. Jej fabryka ogniw paliwowych w Kusatsu wyprodukowała ponad 200,000 2009 ogniw paliwowych na gaz ziemny Ene-Farm do użytku domowego. Wprowadzone na rynek w 500 r. ogniwa pobierają wodór z gazu ziemnego, wytwarzają energię w reakcji z tlenem, ogrzewają i przechowują gorącą wodę oraz dostarczają do XNUMX watów energii awaryjnej na osiem dni w przypadku katastrofy. W ubiegłym roku rozpoczęła sprzedaż wersji napędzanej czystym wodorem, skierowanej do użytkowników komercyjnych. Chce sprzedawać ogniwa paliwowe w USA i Europie, ponieważ rządy tam mają bardziej agresywne środki cięcia kosztów wodoru niż Japonia. W 2021 roku Departament Energii USA uruchomił tak zwany program Hydrogen Shot, którego celem jest obniżenie kosztów czystego wodoru o 80% do 1 dolara za 1 kilogram w ciągu 10 lat. 

Panasonic nie planuje na razie zwiększać skali swojego pola H2 Kibou, chcąc zobaczyć, jak inne firmy i fabryki przyjmą podobne systemy energetyczne.

Dziś niekoniecznie będzie to miało sens ekonomiczny, mówi Kawamura, „ale chcemy rozpocząć coś takiego, aby było gotowe, gdy spadnie koszt wodoru. Nasze przesłanie brzmi: jeśli chcemy mieć w 100 r. energię w 2030% odnawialną, to musimy zacząć od czegoś takiego teraz, a nie w 2030 r.”